Giảm nứt mặt cầu bê tông hiệu suất cao

1 Delatte, Crowl Mack Giảm nứt mặt cầu bê tơng hiệu suất cao Norbert Delatte Phó giáo sư (Tác giả tương ứng) Khoa Kỹ thuật Xây dựng & Môi trường, Đại học Bang Cleveland, Cleveland, Ohio, 44115, Điện thoại: (216) 687-9259, Fax: (216) 687-5395, email: n.delatte@csuohio.edu Dale Crowl Kiểm tra chất lượng bê tông, Sở Giao thông vận tải Ohio Quận 12, 5500 Đại lộ Vận tải, Garfield Heights, Ohio, 44125, Điện thoại: (216) 584-2174, Fax: (216) 584-2272, email: dale.crowl@dot.state.oh.us Eric Mack Kỹ sư cầu nối TranSystems, 55 Public Square Suite 1900, Cleveland, Ohio 44113 Điện thoại: (216) 861-1780, Fax: (216) 861-1028, email: ecmack@transystems.com Ngày gửi: 11 tháng 11 năm 2006 CD-ROM Hội nghị thường niên năm 2007 TRB Số từ: 7.476 Giấy sửa đổi từ gốc gửi 2 Delatte, Crowl Mack TRỪU TƯỢNG Nhiều quan đường cao tốc nhà nước thực bê tông hiệu suất cao (HPC) cho mặt cầu Tính thấm thấp HPC sử dụng để bảo vệ cốt thép chống ăn mòn Tuy nhiên, bê tơng bị nứt, khả bảo vệ bị giảm đáng kể Một hậu không mong muốn việc sử dụng bê tông hiệu suất cao nứt sớm Bảo dưỡng bên cách sử dụng cốt liệu nhẹ (LWA) polyme siêu hấp thụ (SAP) đề xuất để giảm thiểu nứt HPC co ngót tự sinh Quận 12 ODOT, nằm Đông Bắc Ohio, phát điều tra 116 sàn cầu HPC đặt từ năm 1994 đến 2001 cầu có khơng bị nứt sử dụng cốt liệu thô với độ hấp thụ> 1%, 75% cầu có vết nứt khơng thể chấp nhận sử dụng cốt liệu thô tổng hợp với độ hấp thụ Sức mạnh - Xảy vết nứt Căng thẳng 1% Tuy nhiên, 75% số 52 mặt cầu bị nứt nặng sử dụng cốt liệu thơ có độ hấp thụ 1% Học khu phát triển HP4 cải tiến, sử dụng hỗn hợp cốt liệu thô # # 57 với hai loại cốt liệu thô yêu cầu có độ hấp thụ> 1% Bằng chứng từ ODOT Quận 12 cung cấp giả thuyết cho nghiên cứu việc sử dụng cốt liệu thơ có độ hấp thụ> 1% HPC cung cấp khả đóng rắn bên Tuy nhiên, số khu vực địa lý có loại cốt liệu có mức hấp thụ 1% theo kinh nghiệm ODOT Quận 12 Xác minh xu hướng nứt bất lợi hỗn hợp không hoạt động tốt trường, độ hấp thụ cốt liệu thô thấp (dưới 1%) yếu tố khác Điều chỉnh hỗn hợp có xu hướng nứt bất lợi cách sử dụng lượng LWA SAP thích hợp Xác minh hiệu suất bẻ khóa thuận lợi hỗn hợp sửa đổi Tồn chi tiết chương trình nghiên cứu tất tài liệu cung cấp Mack ( 20) Bảng cho thấy tỷ lệ hỗn hợp khảo sát, bảng cho thấy hấp thụ tổng hợp CD-ROM Hội nghị thường niên năm 2007 TRB Giấy sửa đổi từ gốc gửi 10 Delatte, Crowl Mack tỷ lệ trọng lượng cụ thể Mỗi tỷ lệ hỗn hợp từ bảng chuẩn bị với cốt liệu thơ hấp thụ thấp, trung bình cao liệt kê bảng Các hỗn hợp định hỗn hợp sử dụng cấp phối tối ưu cốt liệu thô nhỏ (# 8) lớn (# 57) Các hỗn hợp HP khác tuân theo đặc điểm kỹ thuật ODOT sử dụng cốt liệu nhỏ Cốt liệu thử nghiệm điều kiện bão hòa bề mặt khơ LWA giữ bão hịa túi kín BẢNG Tỷ lệ hỗn hợp (tính pound yard khối, lb./CY = 0,59 kg / m 3) CA # 57 CA # Hỗn hợp HP3 HP4 1.490 1.490 HP4 Blend HP3 Blend HP3 LWA HP4 LWA HP4 Blend LWA 1.335 1.184 360 297 1.490 1.490 FA 1.355 1.370 1.245 1.350 1,012 1,041 LWA 227 227 206 Xi măng 480 440 400 480 480 440 400 SCM w / cm 0,40 0,40 0,42 0,40 0,40 0,40 0,42 180 * 220 ** 200 *** 180 * 180 * 220 ** 1.335 360 946 200 *** * HP3 bao gồm 150 pound tro bay 30 pound silica fume yard khối * * HP4 bao gồm 190 pound xỉ hạt lò cao 30 pound silica fume yard khối * silica * * HP4 Blend Blend LWA bao gồm 170 pound xỉ lò cao hạt xay 30 pound fume trên1 yard khối BẢNG Khả hấp thụ tổng hợp trọng lượng riêng Hấp thụ tổng hợp Chuyên mục (nguồn) Thấp (Cedarville) Thấp (Cedarville) Kích thước Aggregate #số # 57 Trung bình (Thành phố Rogers) #số Trung bình (Thành phố Rogers) # 57 Cao (Đá hoa cương) Cao (Đá hoa cương) # 57 Shalersville Hydrocure 500 #số Cát tự nhiên Trọng lượng nhẹ Tốt Tổng hợp Sự hấp thụ (%) Hàng loạt cụ thể SSD cụ thể Trọng lực Trọng lực 1,74 1,38 3,77 3.03 1.12 2,732 2.795 2,515 2,529 2.471 2.493 2,576 2.752 2.805 2,559 2,565 2,565 2,569 2.605 21,2 N/A 1,8 35 Khi ODOT Quận 12 quan sát thấy vết nứt diện rộng mặt cầu, bốn thay đổi thực bê tông mặt cầu Hỗn hợp thể dạng HP4 Blend bảng Các thay đổi là: • • • • Sử dụng pha trộn # # 57 tổng hợp thay # Giới hạn khả hấp thụ cốt liệu thơ 1% Tỷ lệ w / cm tăng nhẹ từ 0,40 đến 0,42 Tổng số vật liệu kết dính giảm khoảng 10% Chương trình nghiên cứu cố gắng cô lập ảnh hưởng thay đổi đến xu hướng nứt Do đó, HP3 Blend thử nghiệm, thay đổi cấp phối cốt liệu giữ nguyên tỷ lệ w / cm tổng vật liệu kết dính giống ODOT HP3 HP4 CD-ROM Hội nghị thường niên năm 2007 TRB Giấy sửa đổi từ gốc gửi 11 Delatte, Crowl Mack rõ Đối với mục đích nghiên cứu này, mức độ hấp thụ thấp xác định 1%, trung bình - 2% cao 2% Tất cốt liệu thô đá vôi nghiền nhỏ Đối với hỗn hợp bê tông, thử nghiệm sau thực hiện, bảng 4: • • • • Đặc tính bê tơng tươi - độ sụt, khơng khí trọng lượng đơn vị Các đặc tính bê tơng đông cứng - độ bền nén, uốn tách, thực 28 ngày, cộng với 56 90 ngày bê tông hiệu suất cao Kiểm tra độ co ngót (thanh) khơng hạn chế, niêm phong khơng đóng kín - phép đo thực lên đến 90 ngày Kiểm tra độ co ngót / xu hướng nứt hạn chế (vịng) - phép đo thực lên đến 90 ngày BẢNG 4: Chương trình thử nghiệm Kiểm tra Đặc tính bê tơng tươi Khả làm việc Nội dung khơng khí Trọng lượng đơn vị Đặc tính bê tơng cứng Cường độ nén Độ bền uốn Độ bền kéo đứt Mơ đun đàn hồi Co ngót xu hướng nứt Các giao thức phương pháp Số lần kiểm tra ASTM C 143 ASTM C 231 ASTM C 138 1 ASTM C 39, x hình trụ * ASTM C 78, x x 20 dầm ** ASTM C 496, x hình trụ * ASTM C 496, x hình trụ * tuổi, tổng tuổi, tổng 2 tuổi, tổng tuổi, tổng Sự co rút không kiềm chế, khơng niêm phongASTM Khơng hạn chế, co ngót kín Kiểm tra vịng co có hạn chế C 157 ASTM C 1090 AASHTO PP34-99 2 * Hình trụ 100 x 200 mm * * Dầm 150 x 150 x 500 mm KẾT QUẢ KIỂM TRA Mack báo cáo toàn kết kiểm tra thực ( 20) Các đặc tính bê tông tươi cứng đáp ứng thông số kỹ thuật ODOT cho bê tông hiệu suất cao ( 15), hầu hết trường hợp vượt chúng Các hỗn hợp có LWA thường có cường độ cao so với hỗn hợp khơng có, đặc biệt lứa tuổi đầu Mức tăng cường độ nén trung bình thời điểm 28 ngày xấp xỉ 6,4% Điều LWA hỗ trợ phát triển cường độ bê tông HP với tỷ lệ w / cm thấp Tuy nhiên, đề cập trước đó, cường độ bê tơng khơng liên quan bị nứt cho phép chế hư hỏng bắt đầu Do đó, kết quan tâm thời gian nứt hỗn hợp tương ứng Hình cho thấy ví dụ hai vịng lặp lại, HP4 (xỉ) với cốt liệu hấp thụ cao Các vòng bị nứt 12 13 ngày, thể giải phóng đột ngột lực căng đồng hồ đo biến dạng Thật không may, số kết thử nghiệm rõ ràng Đôi khi, nhẫn cặp đôi thời gian gấp đôi nhẫn để nứt Vì nhìn chung HP3 HP4 bị nứt tương tự CD-ROM Hội nghị thường niên năm 2007 TRB Giấy sửa đổi từ gốc gửi 12 Delatte, Crowl Mack xu hướng, mẫu vật loại hấp thụ tính trung bình Mỗi loại có bốn nhẫn ngoại trừ độ hấp thụ cao, tám nhẫn đúc Kết hiển thị bảng 5, với thời gian tối thiểu tối đa để bẻ khóa hiển thị, độ lệch chuẩn trung bình, tất tính ngày Thời gian 90 cho thấy nhẫn không bị nứt thử nghiệm bị tạm dừng 90 ngày Các kết phân tích đầy đủ cung cấp Mack ( 20) Hấp thụ cao HP4 Thời gian (ngày) số 10 11 12 13 14 10 Bẻ khóa xảy lúc 12.01 ngày 20 30 Microstrain 40 50 60 70 80 Bẻ khóa xảy lúc Mẫu số Trung bình 12,96 ngày Mẫu số Trung bình 90 100 HÌNH Kết kiểm tra vịng BẢNG 5: Thời gian nứt tính ngày 23 23 Thời gian tối đa 37 90 Trung bình cộng 32,8 47.1 Độ lệch chuẩn 6.9 29,5 Hấp thụ thấp HP 11 19 90 81 26,7 46.3 30 29,9 HP pha trộn * 51 (33) 90 (59) 85 (55,6) 13,9 (9,1) Hỗn hợp Hấp thụ thấp HP HP trung bình hấp thụ Hấp thụ cao HP với LWA Thời gian tối thiểu * với vòng lớn - chia cho 1,53 để so sánh với vòng nhỏ hơn, giá trị ngoặc CD-ROM Hội nghị thường niên năm 2007 TRB Giấy sửa đổi từ gốc gửi 13 Delatte, Crowl Mack THẢO LUẬN Kết rõ ràng khác Rõ ràng, xem xét kích thước vịng lớn cần thiết cho hỗn hợp trộn, hỗn hợp HP có khả chống nứt cao vượt trội hỗn hợp khác 1,5 Hỗn hợp hấp thụ cao HP có thời gian nứt vỡ trung bình thấp Sáu số tám mẫu vật bị nứt vòng chưa đầy 13 ngày Rất mặt cầu điều tra ODOT Quận 12 có tổng lượng hấp thụ cao, không đủ để xác định xu hướng rõ ràng Thời gian nứt cốt liệu hấp thụ trung bình thấp (khơng có LWA) tương tự nhau, ngoại trừ việc tất bốn mẫu hấp thụ thấp bị nứt trước 38 ngày mẫu hấp thụ trung bình khơng bị nứt Do đó, tổng thể, cốt liệu hấp thụ trung bình đánh giá có khả chống nứt tốt chút so với cốt liệu hấp thụ thấp Thử nghiệm thêm tiến hành để cố gắng xác nhận xu hướng này, bao gồm lấy mẫu bê tơng trường từ vị trí mặt cầu ODOT Quận 12 Việc thêm LWA vào cốt liệu thô hấp thụ thấp làm tăng thời gian nứt trung bình gần với việc thay cốt liệu thơ hấp thụ thấp với độ hấp thụ trung bình TĨM TẮT VÀ KẾT LUẬN Trong số trường hợp, việc thực HPC kết cấu kèm với nứt vỡ sớm Điều đặc biệt quan trọng phần tử lớn, mỏng sàn cầu Vì nứt vỡ cho phép hóa chất có hại ăn mịn cốt thép, nên từ đầu làm mục đích sử dụng HPC Silica fume thường sử dụng HPC mặt cầu để giảm độ thấm bê tông, việc sử dụng silica fume có liên quan đến nguy nứt sớm trầm trọng Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng mạnh đến nứt việc thay cốt liệu thơ có kích thước tối đa nhỏ hỗn hợp cốt liệu Chỉ tám mẫu làm hỗn hợp tổng hợp bị nứt trước 90 ngày trôi qua Việc tăng mức độ hấp thụ cốt liệu thơ từ thấp đến trung bình có tác động hơn, việc sử dụng LWA để đóng rắn bên cho cốt liệu thơ có độ hấp thụ thấp Việc bảo dưỡng bên nâng cao độ tuổi sớm cường độ cuối bê tơng Thật khơng may, kết phịng thí nghiệm khơng chép kết trường cách rõ ràng mong muốn cịn số sai lệch khơng giải thích Nhiều nhà nghiên cứu nghiên cứu trình bảo dưỡng bên để giảm thiểu nứt mặt cầu có tuổi đời sớm Phương pháp phổ biến sử dụng thay phần cốt liệu mịn LWA có cấu trúc bão hịa Một phương pháp khác bổ sung SAP Kinh nghiệm thực địa Đông Bắc Ohio ODOT Quận 12 báo cáo có sẵn phương pháp thứ ba Đây việc lựa chọn mức độ hấp thụ thích hợp cốt liệu thơ, cung cấp đủ nước để ngăn chặn q trình tự tráng miệng co ngót tự sinh hỗn hợp có w / cm thấp phân bố tồn bê tơng Việc sử dụng cốt liệu thô cấp phối tốt, cỡ tối đa lớn hơn, với việc giảm lượng hồ xi măng tương ứng, có lẽ có tác dụng lớn việc giảm nứt mặt cầu ODOT Quận 12 SỰ NHÌN NHẬN Bài báo chuẩn bị với hợp tác Bộ Giao thông vận tải Ohio Bộ Giao thông vận tải Hoa Kỳ, Cục quản lý đường cao tốc liên bang, theo hợp đồng nghiên cứu CD-ROM Hội nghị thường niên năm 2007 TRB Giấy sửa đổi từ gốc gửi 14 Delatte, Crowl Mack “Đánh giá vật liệu hấp thụ cao để cải thiện khả bảo dưỡng bên bê tơng có độ thấm thấp,” Cơng việc Tiểu bang số 134227 Hợp đồng liên bang số 20809 Nội dung báo phản ánh quan điểm tác giả chịu trách nhiệm kiện tính xác liệu trình bày Nội dung không thiết phản ánh quan điểm sách thức Bộ Giao thơng vận tải Ohio Cục Quản lý đường cao tốc Liên bang Bài báo không cấu thành tiêu chuẩn, đặc điểm kỹ thuật quy định Các nhà nghiên cứu muốn ghi nhận dự án Người liên lạc kỹ thuật Bryan Struble Văn phòng Quản lý Vật liệu ODOT Ngoài ra, hỗ trợ John Roberts Northeastern Solite đánh giá cao NGƯỜI GIỚI THIỆU: Mindess, S., Young, JF Darwin, D., Bê tông, nd ấn bản, Prentice-Hall, 2003 Viện Bê tông Hoa Kỳ, Công nghệ xi măng bê tông, ACI 116R-00, 2000 Holm, TA, Ooi, OS Brenmer, TW Moisture Dynamics cốt liệu nhẹ bê tông Trong Hội nghị chuyên đề Theodore Bremner Bê tông nhẹ hiệu suất cao, Hội nghị quốc tế CANMET / ACI lần thứ sáu độ bền bê tông, Reis, JP Holm, TA, biên tập viên, Thessaloniki, Hy Lạp, tháng năm 2003, trang 167 - 184 Roberts, J (2004), “Bảo dưỡng bên vỉa hè, sàn cầu kết cấu bãi đỗ xe cách sử dụng cốt liệu hấp thụ để cung cấp nước cho xi măng ngậm nước không bị ngậm nước nước trộn,” báo trình bày cho Ủy ban AFN40 (trước A2E05) Vật liệu bê tông kỹ thuật đặt (Donald A Streeter, chủ tịch) Ban Nghiên cứu Giao thông vận tải 83 rd Hội nghị thường niên, Washington, DC, tháng năm 2004 Bentz, Dale P., Lura, Pietro Robert, John W., “Phân bổ hỗn hợp để chữa bệnh nội bộ” Concrete International, Tháng năm 2005 McGovern, M (2002), “Mong muốn: Nguyên nhân rạn nứt sớm”, trang - 4, Công nghệ bê tông Ngày nay, Tháng năm 2002 Lam, Hoa, Ảnh hưởng phương pháp bảo dưỡng bên co ngót khả thấm hạn chế, PCA R & D Serial số 2620, Hiệp hội Xi măng Portland, 2005 Geiker, MR, Bentz, DP, Jensen, OM Giảm thiểu co ngót tự sinh số cách xử lý nội Trong Bê tông nhẹ kết cấu hiệu suất cao, Reis, JP Holm, TA, người biên tập, Viện Bê tông Hoa Kỳ (ACI) International, SP-218, 2004, trang 143 - 154 Weber, S Reinhardt, HW Mơ hình hóa q trình bảo dưỡng bên bê tông cường độ cao cách sử dụng cốt liệu nhẹ Trong Hội nghị chuyên đề Theodore Bremner bê tông nhẹ hiệu suất cao, Hội nghị quốc tế CANMET / ACI lần thứ sáu độ bền bê tông, Reis, JP Holm, TA, biên tập viên, Thessaloniki, Hy Lạp, tháng 2003, trang 45 - 64 10 Hoff, GC Bảo dưỡng bên bê tông sử dụng cốt liệu nhẹ Trong Hội nghị chuyên đề Theodore Bremner bê tông nhẹ hiệu suất cao, Hội nghị quốc tế CANMET / ACI lần thứ sáu độ bền bê tông, Reis, JP Holm, TA, biên tập viên, Thessaloniki, Hy Lạp, tháng năm 2003, trang 185 - 203 11 Hammer, TA, Bjøntegaard, Ø., Và Sellevold, EJ Internal Curing - Vai trò nước hấp thụ uẩn Trong Bê tông nhẹ kết cấu hiệu suất cao, Reis, JP Holm, TA, người biên tập, Viện Bê tông Hoa Kỳ (ACI) International, SP-218, 2004, trang 131 - 142 CD-ROM Hội nghị thường niên năm 2007 TRB Giấy sửa đổi từ gốc gửi 15 Delatte, Crowl Mack 12 de Jesus Cano Barrita, F., Bremner, TW Balcom, BJ Sử dụng hình ảnh cộng hưởng từ để nghiên cứu khả bảo dưỡng ẩm bên trong bê tơng có chứa cốt liệu nhẹ bão hịa bê tơng nhẹ kết cấu hiệu suất cao Trong Bê tông nhẹ kết cấu hiệu suất cao, Reis, JP Holm, TA, người biên tập, Viện Bê tông Hoa Kỳ (ACI) International, SP-218, 2004, trang 155 - 175 13 Zhutovsky, S., Kovler, K Bentur, A Đánh giá khoảng cách di chuyển nước bảo dưỡng bên bê tông cường độ cao Trong Biến dạng Tự nhiên Bê tông, Jensen, OM, Bentz, DP Lura, P., American Concrete Institute (ACI) International, SP-220, 2004, trang 181 - 197 14 Viện Tiêu chuẩn Công nghệ Quốc gia (NIST) Chuyên khảo Bê tông, Chương số http://ciks.cbt.nist.gov/~garbocz/monograph/chapter8.html Truy cập ngày 28 tháng năm 2005 15 Sở Giao thông vận tải, Xây dựng Thông số kỹ thuật vật liệu Bang Ohio, Columbus, Ohio, ngày tháng năm 2005 16 Crowl, D., Sutak, M (2002), Khảo sát sàn cầu bê tông hiệu suất cao, Tập IV, ODOT Quận 12, 04-01-02 17 AASHTO PP34-98 “Thực hành tiêu chuẩn để ước tính xu hướng nứt bê tơng,” Hiệp hội quan chức vận tải đường cao tốc Hoa Kỳ, Washington, DC Năm 1998 18 Voigt, T., Bui, VK, and Shah, SP Độ co ngót bê tơng gia cố sợi vải dây hàn, trang 233 - 241, Tạp chí Vật liệu ACI, Tập 101, Số 3, tháng năm 2004 19 Cusson, D., Hoogeveen, T., Mitchell, L Thử nghiệm co ngót có giới hạn bê tông hiệu suất cao sửa đổi cốt liệu nhẹ kết cấu Trong Hội nghị chuyên đề quốc tế lần thứ bảy việc sử dụng bê tông cường độ cao / hiệu suất cao, Russell, HG, Viện bê tông Hoa Kỳ (ACI) International, Washington, DC, 2005, Tập II, trang 1353 - 1372 20 Mack, E Sử dụng bảo dưỡng bên để ngăn chặn nứt mặt cầu bê tông, Thạc sĩ Luận văn, Đại học Bang Cleveland, Cleveland, Ohio, tháng năm 2006 CD-ROM Hội nghị thường niên năm 2007 TRB Giấy sửa đổi từ gốc gửi  ... bảo dưỡng ẩm bên trong bê tơng có chứa cốt liệu nhẹ bão hịa bê tơng nhẹ kết cấu hiệu suất cao Trong Bê tông nhẹ kết cấu hiệu suất cao, Reis, JP Holm, TA, người biên tập, Viện Bê tông Hoa Kỳ (ACI)... số quan đường cao tốc nhà nước thực bê tông hiệu suất cao (HPC) cho mặt cầu độ bền cường độ Trong tính thấm thấp HPC sử dụng để bảo vệ cốt thép chống ăn mòn, vết nứt bê tơng làm giảm khả bảo vệ... Nhiều quan đường cao tốc nhà nước thực bê tông hiệu suất cao (HPC) cho mặt cầu Tính thấm thấp HPC sử dụng để bảo vệ cốt thép chống ăn mịn Tuy nhiên, bê tơng bị nứt, khả bảo vệ bị giảm đáng kể Một